JP6720832B2 - 電線監視システム - Google Patents

Description

本発明は、電線監視システムに関する。

近年、電力系統の電線の許容電流を動的に見積もるための技術が開発されている。たとえば、非特許文献１（イー・フェルナンデス（Ｅ． Ｆｅｒｎａｎｄｅｚ）、外４名、”レビュー・オブ・ダイナミック・ライン・レーティング・システムズ・フォー・ウィンド・パワー・インテグレーション（Ｒｅｖｉｅｗ ｏｆ ｄｙｎａｍｉｃ ｌｉｎｅ ｒａｔｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍｓ ｆｏｒ ｗｉｎｄ ｐｏｗｅｒ ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）”、リニューアブル・アンド・サステナブル・エナジー・レビュース（Ｒｅｎｅｗａｂｌｅ ａｎｄ Ｓｕｓｔａｉｎａｂｌｅ Ｅｎｅｒｇｙ Ｒｅｖｉｅｗｓ）、２０１６年、第５３巻、Ｐ．８０−９２）には、以下のような技術が開示されている。すなわち、スタティックラインレーティングでは、許容電流は、大気温が高く、日射量が多くかつ風量の低い過酷な気象状況を仮定することにより控えめに見積もられる。しかしながら、風量が大きくなると、風による冷却効果により許容電流が増加する。ダイナミックラインレーティングでは、許容電流は、風による冷却効果を考慮した気象状況の観測結果を用いてリアルタイムに見積もられる。

しかしながら、実際には、風速および風向を正しく計測することが困難であるため、風向が電線に対して直交する方向に沿っていると仮定した有効風速が用いられる。この有効風速は、電線の電流、当該電線の温度、大気温および日射量に基づいて求められる。

イー・フェルナンデス（Ｅ． Ｆｅｒｎａｎｄｅｚ）、外４名、"レビュー・オブ・ダイナミック・ライン・レーティング・システムズ・フォー・ウィンド・パワー・インテグレーション（Ｒｅｖｉｅｗ ｏｆ ｄｙｎａｍｉｃ ｌｉｎｅ ｒａｔｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍｓ ｆｏｒ ｗｉｎｄ ｐｏｗｅｒ ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）"、リニューアブル・アンド・サステナブル・エナジー・レビュース（Ｒｅｎｅｗａｂｌｅ ａｎｄ Ｓｕｓｔａｉｎａｂｌｅ Ｅｎｅｒｇｙ Ｒｅｖｉｅｗｓ）、２０１６年、第５３巻、Ｐ．８０−９２

非特許文献１に記載のダイナミックラインレーティングを効率よく行うために、電力系統の電線を監視するための装置のより適切な配置が可能な技術が求められる。

この発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、その目的は、電力系統の電線を監視するための装置のより適切な配置を行うことが可能な電線監視システムを提供することである。

（１）上記課題を解決するために、この発明のある局面に係わる電線監視システムは、電力系統の電線の第１の物理量を局所的に測定する第１のセンサと、前記第１のセンサの測定結果を転送する転送装置と、前記転送装置によって転送された前記測定結果を取得する収集装置と、前記電力系統の電線に関する物理量であって前記第１の物理量と共に用いられる第２の物理量を測定し、前記収集装置に接続される第２のセンサとを備え、前記収集装置は、前記第２のセンサの測定結果をさらに取得する。

本発明は、このような特徴的な処理部を備える電線監視システムとして実現することができるだけでなく、かかる特徴的な処理部を構成する転送装置または収集装置として実現したり、かかる特徴的な処理をステップとする方法として実現したりすることができる。また、電線監視システムの一部または全部を実現する半導体集積回路として実現することができる。

本発明によれば、電力系統の電線を監視するための装置のより適切な配置を行うことができる。

図１は、本発明の実施の形態に係る電線監視システムの構成を示す図である。 図２は、本発明の実施の形態に係る電線監視システムの適用例を示す図である。 図３は、本発明の実施の形態に係る電線監視システムにおける接触ユニットの構成を詳細に示す図である。 図４は、本発明の実施の形態に係る電線監視システムにおける接触ユニットの配置の変形例を示す図である。 図５は、本発明の実施の形態に係る電線監視システムにおける接触ユニットの配置の変形例を示す図である。

最初に、本発明の実施形態の内容を列記して説明する。

（１）本発明の実施の形態に係る電線監視システムは、電力系統の電線の第１の物理量を局所的に測定する第１のセンサと、前記第１のセンサの測定結果を転送する転送装置と、前記転送装置によって転送された前記測定結果を取得する収集装置と、前記電力系統の電線に関する物理量であって前記第１の物理量と共に用いられる第２の物理量を測定し、前記収集装置に接続される第２のセンサとを備え、前記収集装置は、前記第２のセンサの測定結果をさらに取得する。

このような構成により、たとえば、測定対象の種々の物理量のうち、電線の近傍において局所的な計測が求められる第１の物理量を第１のセンサの測定対象とし、また、場所による変化が小さくかつ電線から離れた位置で計測可能な第２の物理量を第２のセンサの測定対象にすることができるので、転送装置を各電線の近傍に配置しながら、収集装置を設置する場所を自由に設定することができる。これにより、たとえば、収集装置が携帯電話基地局の少ない僻地に設けられる場合においても、電波環境の良い位置に収集装置を設置することができる。したがって、電力系統の電線を監視するための装置のより適切な配置を行うことができる。より詳細には、たとえば、ダイナミックラインレーティングを正確に行うためには電線の電流、電線の温度、大気温および日射量等を正確に測定し、電線を集中的に監視する監視装置へ測定結果を転送することが求められる。電線の温度を測定する場合、たとえば、第１のセンサおよび転送装置を収容する接触ユニットを、電線に接触するように電線に取付ける必要がある。しかしながら、接触ユニットの電源として、電線の電流による誘導電流、太陽光発電、およびリチウム電池といった蓄電池等が用いられることが多く、接触ユニットを駆動するための十分かつ安定的な電源が確保されていない。また、接触ユニットが大きくなると、振動等の影響によってコロナ放電が発生したりする。以上のような理由により、接触ユニットの小型化および省電力化が望まれる。また、たとえば、携帯電話等を用いて接触ユニットから監視装置へ測定結果を直接伝送する場合、接触ユニットの設置場所によっては携帯電話網の電波環境が悪くなるため、通信が困難となる可能性がある。また、携帯電話による通信のランニングコストは一般に大きい。これに対して、局所的な計測が求められる第１の物理量を第１のセンサの測定対象とする構成により、第１のセンサの測定対象を、設けられた位置に特有の物理量に限定することができるので、第１のセンサの種類数を少なくし、かつ情報の伝送量を抑制することができる。これにより、接触ユニットの小型化を可能とするとともに、接触ユニットの省電力を達成することができる。また、転送装置によって転送された測定結果を収集装置が取得する構成により、たとえば、大気温および日射量等の測定値の位置による変化の小さい物理量を第２のセンサの測定対象とすることで、収集装置および第２のセンサの設置位置の自由度を高めることができる。これにより、測定結果を監視装置へ伝送するための大きな電源の確保を容易にし、また、携帯電話網の電波環境の良い位置に収集装置を設けることができるので、安定した通信を行うことができる。また、収集装置から監視装置へ測定結果をまとめて送信することができるので、通信のランニングコストを低減することができる。

（２）好ましくは、前記第１のセンサは、前記電線の温度および電流を測定し、前記第２のセンサは、日射量および気温を測定する。

このような構成により、電線の電流容量をリアルタイムで算出することができるので、ダイナミックラインレーティングを正確に行うことができる。

（３）好ましくは、前記電線監視システムは、複数相の前記電線の、互いに対応する位置における温度をそれぞれ測定する複数の前記第１のセンサを備え、前記電線監視システムは、さらに、前記収集装置によって取得された各前記第１のセンサの測定結果を比較し、比較結果に基づいて前記電線の異常を判定する判定部を備える。

このように、電流の大きさが同じ複数相の電線の温度を測定する構成により、各相の電線の温度差に基づいて、電線の腐食の進行度合いを的確に判断することができる。これにより、画像を用いた電線の膨張等の解析を行うことなく、電線の異常を簡易に判定することができる。また、各測定結果を平均化できるので安定した判定結果を出力することができる。また、電線の腐食の進行度合いを加味したより正確な電流容量を算出することができる。

（４）好ましくは、前記電線監視システムは、３相の前記電線のうちのいずれか２相の前記電線の、互いに対応する位置における前記第１の物理量を測定する前記第１のセンサの組を複数備え、前記複数の組は、互いに異なる組み合わせの相の前記電線の前記第１の物理量を測定する複数の前記組を含む。

このような構成により、各相の電線の物理量を万遍なく、より低コストで収集することができる。

（５）好ましくは、前記電線監視システムは、複数の前記第１のセンサと、複数の前記転送装置とを備え、各前記第１のセンサは、前記電線における異なる位置に設けられ、前記転送装置は、前記第１のセンサから直接取得した前記第１のセンサの測定結果、および他の前記転送装置から取得した前記第１のセンサの測定結果の少なくともいずれか一方を転送し、前記収集装置は、前記転送装置によって転送された前記各第１のセンサの測定結果、および前記第２のセンサの測定結果を取得する。

このように、第１のセンサの測定結果が複数の転送装置によって転送される構成により、転送装置の通信エリアを小さくしながら、より広範囲の電線の第１の物理量を収集装置に集約することができる。これにより、たとえば、異なる位置に設けられた各第１のセンサの測定結果、および収集装置によって第２のセンサから取得された共通的に用いられる測定結果を総合して監視することができ、かつ転送装置の低コスト化および小型化を実現することができる。また、より少数の収集装置を配置する設置形態とすることができるので、電線監視システムの設置コストを低減することができる。

（６）より好ましくは、前記電線監視システムは、複数の前記収集装置を備え、前記電線監視システムは、さらに、前記電力系統の電線を監視する監視装置を備え、前記複数の収集装置は、取得した前記各第１のセンサの測定結果および前記第２のセンサの測定結果を前記監視装置へ送信する。

このような構成により、より広範囲の電線の第１の物理量、およびより広範囲の電線に関する第２の物理量を監視装置に集約することができるので、監視装置では、これらの物理量を合わせて処理することで、より広範囲の電線の監視処理を行うことができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。また、以下に記載する実施の形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。

［構成および基本動作］
図１は、本発明の実施の形態に係る電線監視システムの構成を示す図である。

図１を参照して、電線監視システム３０１は、複数の接触ユニット１０１と、収集ユニット１５１と、監視装置（判定部）１７１とを備える。接触ユニット１０１は、センサ１１１と、転送装置１６１とを含む。収集ユニット１５１は、センサ１２１と、収集装置１８１とを含む。

図１では、１つの収集ユニット１５１を代表的に示しているが、複数の収集ユニット１５１が設けられてもよい。

図２は、本発明の実施の形態に係る電線監視システムの適用例を示す図である。図１および図２を参照して、収集ユニット１５１は、たとえば鉄塔２に設けられる。

電線１Ｕ，１Ｖ，１Ｗは、それぞれ、電力系統におけるＵ相，Ｖ相，Ｗ相の電線であり、複数の鉄塔２により支持されている。電線１Ｕ，１Ｖ，１Ｗにより１つの回線３が構成される。図２では、１つの回線３を代表的に示しているが、複数の回線３が設けられてもよい。以下、電線１Ｕ，１Ｖ，１Ｗの各々を、電線１とも称する。

接触ユニット１０１は、たとえば、複数相の電線１において、互いに対応する位置に設けられる。より詳細には、３つの接触ユニット１０１は、たとえば、電線１Ｕ，１Ｖ，１Ｗのそれぞれにおける鉄塔２の近傍の位置に設けられる。これらの３つの接触ユニット１０１と鉄塔２との間の距離は、たとえば略同じである。

接触ユニット１０１に含まれるセンサ１１１は、電線１の物理量Ｐ１を測定し、測定結果を転送装置１６１へ送信する。より詳細には、センサ１１１は、電線１の物理量Ｐ１を局所的に測定する。すなわち、センサ１１１は、電線１のある部分、具体的には接触ユニット１０１と電線１とが接触している部分の物理量Ｐ１を測定する。

転送装置１６１は、センサ１１１の測定結果を転送する。より詳細には、転送装置１６１は、センサ１１１による測定結果をたとえば所定の計測周期ごとに取得し、取得した測定結果および計測時刻を示す第１のセンサ情報を含む無線信号を送信する。

具体的には、転送装置１６１は、たとえば、ＩＥＥＥ８０２．１５．４の通信規格に従って、差出元としての自己のＩＤ、宛先としての収集ユニット１５１のＩＤおよび第１のセンサ情報を含むセンサパケットを作成し、作成したセンサパケットを含む９２０ＭＨｚ帯の無線信号を送信する。

また、転送装置１６１は、たとえば、他の転送装置１６１によって送信されたセンサパケットを転送する。より詳細には、転送装置１６１は、他の転送装置１６１からセンサパケットを受信すると、受信したセンサパケットを送信する。

センサパケットの伝送ルートは、たとえば、ＩＥＥＥ８０２．１５．４の通信規格に従って、各転送装置１６１によって自動的に構築される。図２では、センサパケットの伝送ルートの一例が破線により示される。この例では、互いに対応する位置に設けられる３つの接触ユニット１０１のうちの１つの接触ユニット１０１（以下、代表接触ユニットとも称する。）が、自己の作成したセンサパケットを送信するとともに、対応の位置に設けられた他の接触ユニット１０１から送信されたセンサパケットを転送する。

たとえば、各センサ１１１のうちの一部の測定結果は、複数の転送装置１６１を経由して収集装置１８１へ伝送される。具体的には、一部のセンサパケットは、たとえば、複数の鉄塔２における代表接触ユニットにより転送される。

収集ユニット１５１の設けられた鉄塔２における代表接触ユニットは、自己の作成したセンサパケットを収集ユニット１５１へ送信するとともに、転送されたセンサパケット、および対応の位置に設けられた接触ユニット１０１から送信されたセンサパケットを受信すると、受信したセンサパケットを収集ユニット１５１における収集装置１８１へ送信する。

また、たとえば、電線監視システム３０１において転送装置１６１が故障した場合、センサパケットの伝送ルートは、他の各転送装置１６１によって自動的に切り替えられる。

収集装置１８１は、転送装置１６１によって転送された測定結果を取得する。より詳細には、収集装置１８１は、センサパケットを受信すると、受信したセンサパケットから差出元の転送装置１６１のＩＤおよび第１のセンサ情報を取得し、取得した第１のセンサ情報を転送装置１６１のＩＤに対応付けて保存する。

センサ１２１は、収集装置１８１に接続される。また、センサ１２１は、電力系統の電線１に関する物理量であって物理量Ｐ１と共に電線監視処理に用いられる物理量Ｐ２を測定する。言い換えると、センサ１２１は、電力系統の電線１のセンサ１１１とは異なる測定対象の物理量Ｐ２を測定する。

収集装置１８１は、センサ１２１による測定結果をたとえば所定の計測周期ごとに取得し、取得した測定結果および計測時刻を示す第２のセンサ情報を作成する。収集装置１８１は、作成した第２のセンサ情報を自己のＩＤに対応付けて保存する。

収集装置１８１は、たとえば、取得したセンサ１１１の測定結果およびセンサ１２１の測定結果を監視装置１７１へ送信する。より詳細には、収集装置１８１は、たとえば所定の報告周期ごとに、保存している第１のセンサ情報および対応の転送装置１６１のＩＤ、ならびに第２のセンサ情報および対応の収集装置１８１のＩＤを含む収集情報を無線通信により監視装置１７１へ送信する。なお、収集装置１８１は、収集情報を有線通信により監視装置１７１へ送信してもよい。

図３は、本発明の実施の形態に係る電線監視システムにおける接触ユニットの構成を詳細に示す図である。

図３を参照して、センサ１１１は、電源回路２１と、計測部２２と、変流器２３Ａ，２３Ｂと、サーミスタ２４と、抵抗２５と、電線接触部２６とを含む。以下、変流器２３Ａ，２３Ｂの各々を、変流器２３とも称する。

センサ１１１は、たとえば、電力系統の電線１の腐食度合いを判断可能な物理量Ｐ１の一例である電線１の温度、および電線１の電流を測定する。

変流器２３は、たとえば、電線１が通る貫通穴を有する。変流器２３は、電線１に流れる交流電流の実効値等の大きさに応じた大きさを有する交流電流を出力する。

電源回路２１は、変流器２３Ａから出力される交流電流に基づいてたとえば直流電力を生成する。より詳細には、電源回路２１は、変流器２３Ａから受ける交流電流をダイオードブリッジにより整流し、整流後の電流をコンバータにより直流電力に変換する。

接触ユニット１０１における計測部２２および転送装置１６１は、電源回路２１により生成された直流電力を用いて動作する。

また、電源回路２１は、定電圧源として、所定電圧Ｖｒたとえば５ボルトを出力する端子Ｔ１を有する。

サーミスタ２４は、電源回路２１における端子Ｔ１に接続された第１端と、ノードＮ１に接続された第２端とを有する。

抵抗２５は、ノードＮ１に接続された第１端と、電線接触部２６に接続された第２端とを有する。

電線接触部２６は、電線１に電気的かつ物理的に接続される。具体的には、電線接触部２６は、たとえば、シート状の導体であり、電線１に密着する。

計測部２２には、たとえば、端子Ｔ１の電圧Ｖｒ、サーミスタ２４の抵抗値と温度との関係Ｒ１、および抵抗２５の抵抗値が予め登録されている。

計測部２２は、ノードＮ１の電線１に対する電圧Ｖｎを計測する。計測部２２は、計測した電圧Ｖｎおよび端子Ｔ１の電圧Ｖｒに基づいて、サーミスタ２４および抵抗２５にそれぞれ印加される分圧を算出する。計測部２２は、算出した各分圧および抵抗２５の抵抗値に基づいて、サーミスタ２４の抵抗値を算出する。

計測部２２は、算出したサーミスタ２４の抵抗値に対応する温度を関係Ｒ１から取得し、取得した温度を電線１の温度として転送装置１６１へ通知する。サーミスタ２４は、電線１と電気的に接続されているので、サーミスタ２４の温度を電線１の温度として扱うことが可能である。

また、計測部２２は、変流器２３Ｂから出力される交流電流の大きさに基づいて電線１の電流の大きさを計測し、計測結果を転送装置１６１へ通知する。

転送装置１６１は、計測部２２から通知される電線１の温度および電流値に対して、所定の計測周期ごとに平均化およびフィルタリング等の処理を行い、処理後の電線１の温度および電流値、ならびに計測時刻を示す第１のセンサ情報を作成する。

なお、接触ユニット１０１は、２つの変流器２３を含む構成であるとしたが、これに限定するものではない。接触ユニット１０１では、１つの変流器２３からの交流電流に基づいて、動作電力の生成および電線１の交流電流値の測定が行われる構成であってもよい。具体的には、たとえば、電源回路２１において変流器２３からの交流電流に基づいて直流電力が生成されるとともに、生成された直流電力の大きさに基づいて、電線１の交流電流値が計測される。

再び図１を参照して、センサ１２１は、たとえば、電線１の環境を示す物理量Ｐ２である日射量および気温を測定する。収集装置１８１は、センサ１２１による測定結果をたとえば所定の計測周期ごとに取得し、取得した測定結果および計測時刻を示す第２のセンサ情報を作成する。

監視装置１７１は、たとえば、物理量Ｐ１，Ｐ２を用いて、電力系統の電線１を監視する電線監視処理を行う。詳細には、監視装置１７１は、たとえば、複数相の電線１の、互いに対応する位置における温度をそれぞれ測定する複数のセンサ１１１の測定結果を比較し、比較結果に基づいて複数相の電線１のうちのいずれかの異常を判定する。

より詳細には、監視装置１７１は、収集装置１８１から受信する収集情報を分析し、分析結果に基づいて、たとえば、電線１Ｕ，１Ｖ，１Ｗのうちのいずれかの電線１に腐食が発生したか否かを判定する。

監視装置１７１には、各センサ１１１のＩＤと設置場所との対応関係Ｒ２、および収集装置１８１のＩＤと設置場所との対応関係Ｒ３が登録されている。

監視装置１７１は、対応関係Ｒ２に基づいて、１つの回線３において互いに対応する位置に設けられるセンサ１１１（以下、対応センサとも称する。）を認識している。

また、監視装置１７１は、対応関係Ｒ２，Ｒ３に基づいて、センサ１２１の近傍に存在するセンサ１１１を認識している。より詳細には、監視装置１７１は、対応関係Ｒ２，Ｒ３に基づいて、センサ１２１により測定された日射量および気温を代表値として用いることが可能なエリア（以下、代表エリアとも称する。）に存在するセンサ１１１を認識している。

１つの回線３を構成する電線１Ｕ，１Ｖ，１Ｗに流れる電流の大きさは同じである。したがって、電線１Ｕ，１Ｖ，１Ｗの抵抗値が同じ場合、各対応センサにより測定される電線１の温度は、同程度となる。一方、電線１において腐食が発生し、腐食部分の電気抵抗が増大すると、腐食の発生した電線１の温度はより高くなる。

監視装置１７１は、各対応センサにより測定された温度の相違量、および当該相違量の時間変化を監視し、監視結果に基づいて電線１の腐食の進行度合いを算出する。監視装置１７１は、たとえば、算出した腐食の進行度合いが所定のしきい値を超えると、電線１に腐食が発生したと判定する。

また、監視装置１７１は、たとえば、直近の収集情報に基づいて、電線１の電流容量を動的に算出するダイナミックラインレーティングを行う。

より詳細には、非特許文献１に記載されているように、風速、風向、日射量および大気温に基づいて電線１の電流容量が求められる。

より詳細には、監視装置１７１は、センサ１２１からの第２のセンサ情報の示す大気温および日射量、ならびに当該センサ１２１の代表エリアに存在するセンサ１１１からの第１のセンサ情報の示す電線１の温度および電流値に基づいて有効風速を算出する。

そして、監視装置１７１は、算出した有効風速、日射量および大気温に基づいて対応の電線１の電流容量を算出し、算出した電流容量を図示しない発電装置へ通知する。

発電装置は、スタティックラインレーティングにより求められた固定の電流容量に従うことなく、監視装置１７１から通知された電流容量に応じた電力を発電して送電することができる。

具体的には、たとえば、風力発電装置では、強い風を受けることにより発電量が増加した場合、スタティックラインレーティングにより求められた固定の電流容量を超えないように発電量が制限されることがある。

このような場合、風による電線１の冷却効果も大きくなるので、風力発電装置は、当該固定の電流容量より大きい電流容量の通知を監視装置１７１から受けることができる。これにより、風力発電装置における発電量の制限を緩和することができる。また、回線３を介して発電電力を電力消費地へ効率よく伝送することができる。

［センサ１１１の配置の変形例１］
図４は、本発明の実施の形態に係る電線監視システムにおける接触ユニットの配置の変形例を示す図である。

図４を参照して、電線監視システム３０１は、たとえば、３相の電線１のうちのいずれか２相の電線１の、互いに対応する位置における物理量Ｐ１を測定する２つのセンサ１１１の組Ｇを複数備える。複数の組Ｇは、たとえば、互いに異なる組み合わせの相の電線１の物理量Ｐ１を測定する複数の組Ｇを含む。

より詳細には、電線監視システム３０１は、複数の組Ｇｕｖと、複数の組Ｇｖｗと、複数の組Ｇｗｕとを含む。

組Ｇｕｖは、電線１Ｕ，１Ｖの互いに対応する位置における物理量Ｐ１を測定する２つのセンサ１１１をそれぞれ含む接触ユニット１０１の組である。同様に、組Ｇｖｗは、電線１Ｖ，１Ｗの互いに対応する位置における物理量Ｐ１を測定する２つのセンサ１１１をそれぞれ含む接触ユニット１０１の組である。組Ｇｗｕは、電線１Ｗ，１Ｕの互いに対応する位置における物理量Ｐ１を測定する２つのセンサ１１１をそれぞれ含む接触ユニット１０１の組である。

［センサ１１１の配置の変形例２］
図５は、本発明の実施の形態に係る電線監視システムにおける接触ユニットの配置の変形例を示す図である。

図５を参照して、電線監視システム３０１では、たとえば、異なる回線３に属する複数の電線１の、互いに対応する位置にセンサ１１１が設けられる。

より詳細には、たとえば、回線３である回線３Ａにおける電線１Ｕの物理量Ｐ１を測定するセンサ１１１、および回線３である回線３Ｂにおける電線１Ｕの物理量Ｐ１を測定するセンサ１１１は、互いに対応する位置に設けられる。

同様に、たとえば、回線３Ａにおける電線１Ｖの物理量Ｐ１を測定するセンサ１１１、および回線３Ｂにおける電線１Ｖの物理量Ｐ１を測定するセンサ１１１は、互いに対応する位置に設けられる。また、たとえば、回線３Ａにおける電線１Ｗの物理量Ｐ１を測定するセンサ１１１、および回線３Ｂにおける電線１Ｗの物理量Ｐ１を測定するセンサ１１１は、互いに対応する位置に設けられる。

なお、本発明の実施の形態に係る電線監視システムは、複数のセンサ１１１と、複数の転送装置１６１とを備える構成であるとしたが、これに限定するものではない。電線監視システム３０１は、１つのセンサ１１１と、１つの転送装置１６１とを備える構成であってもよい。

また、本発明の実施の形態に係る電線監視システムは、３相の回線３に用いられる構成であるとしたが、これに限定するものではない。電線監視システム３０１は、２相または４相以上の回線に用いられる構成であってもよい。

また、本発明の実施の形態に係る電線監視システムでは、各転送装置１６１間において無線通信が行われる構成であるとしたが、これに限定するものではない。各転送装置１６１間において有線通信が行われる構成であってもよい。

また、本発明の実施の形態に係る電線監視システムでは、転送装置１６１および収集装置１８１間において無線通信が行われる構成であるとしたが、これに限定するものではない。転送装置１６１および収集装置１８１間において有線通信が行われる構成であってもよい。

また、本発明の実施の形態に係る電線監視システムでは、センサ１１１および転送装置１６１は、一体であるとしたが、これに限定するものではない。センサ１１１および転送装置１６１は、別体であってもよい。

また、本発明の実施の形態に係る電線監視システムでは、センサ１２１および収集装置１８１は、一体であるであるとしたが、これに限定するものではない。センサ１２１および収集装置１８１は、別体であってもよい。

ところで、非特許文献１に記載のダイナミックラインレーティングを効率よく行うために、電力系統の電線を監視するための装置のより適切な配置が可能な技術が求められる。

より詳細には、たとえば、電線に取り付けられたセンサ装置から携帯電話基地局へ測定データを直接送信するシステムが考えられる。しかしながら、このようなシステムでは、センサ装置の位置によっては通信環境が悪く、携帯電話基地局との通信が不安定化することがある。

これに対して、本発明の実施の形態に係る電線監視システムでは、センサ１１１は、電力系統の電線１の物理量Ｐ１を局所的に測定する。転送装置１６１は、センサ１１１の測定結果を転送する。収集装置１８１は、転送装置１６１によって転送された測定結果を取得する。センサ１２１は、電力系統の電線１に関する物理量であって物理量Ｐ１と共に用いられる物理量Ｐ２を測定し、収集装置１８１に接続される。そして、収集装置１８１は、センサ１２１の測定結果をさらに取得する。

このような構成により、たとえば、測定対象の種々の物理量のうち、電線１の近傍において局所的な計測が求められる物理量Ｐ１をセンサ１１１の測定対象とし、また、場所による変化が小さくかつ電線１から離れた位置で計測可能な物理量Ｐ２をセンサ１２１の測定対象にすることができるので、転送装置１６１を各電線１の近傍に配置しながら、収集装置１８１を設置する場所を自由に設定することができる。これにより、たとえば、収集装置１８１が携帯電話基地局の少ない僻地に設けられる場合においても、電波環境の良い位置に収集装置１８１を設置することができるので、携帯電話基地局等との通信を安定化することができる。したがって、電力系統の電線を監視するための装置のより適切な配置を行うことができる。

ダイナミックラインレーティングを正確に行うためには、電線の電流、電線の温度、電線の周囲の大気温および電線における日射量の正確な測定値が求められる。そして、本発明の実施の形態に係る電線監視システムでは、センサ１１１は、電線１の温度および電流を測定する。そして、センサ１２１は、日射量および気温を測定する。

このような構成により、電線１の電流容量をリアルタイムで算出することができるので、ダイナミックラインレーティングを正確に行うことができる。

また、本発明の実施の形態に係る電線監視システムでは、複数のセンサ１１１は、複数相の電線１の、互いに対応する位置における温度をそれぞれ測定する。そして、監視装置１７１は、収集装置１８１によって取得された各センサ１１１の測定結果を比較し、比較結果に基づいて電線１の異常を判定する。

このように、電流の大きさが同じ複数相の電線１の温度を測定する構成により、各相の電線の温度差に基づいて、電線１の腐食の進行度合いを的確に判断することができる。これにより、画像を用いた電線１の膨張等の解析を行うことなく、電線１の異常を簡易に判定することができる。また、各測定結果を平均化できるので安定した判定結果を出力することができる。また、電線１の腐食の進行度合いを加味したより正確な電流容量を算出することができる。

また、本発明の実施の形態に係る電線監視システムは、３相の電線１のうちのいずれか２相の電線１の、互いに対応する位置における物理量Ｐ１を測定するセンサ１１１の組Ｇを複数備える。当該複数の組Ｇは、互いに異なる組み合わせの相の電線１の物理量Ｐ１を測定する複数の組Ｇを含む。

このような構成により、各相の電線１の物理量Ｐ１を万遍なく、より低コストで収集することができる。

また、電線１の温度を測定するためには、センサ１１１および転送装置１６１を含む接触ユニット１０１を電線１に取り付ける必要がある。しかしながら、電線１において大容量の電源を確保することは一般に困難であるため、接触ユニット１０１の省電力化が求められる。また、接触ユニット１０１が大型化すると、振動等の影響でコロナ放電が発生することがあるので、好ましくない。したがって、接触ユニットの省電力化および小型化が求められる。また、電線１に取り付けられた接触ユニット１０１から携帯電話基地局へ測定結果を直接送信するようなシステムでは、通信コストが大きくなることが多い。

これに対して、電線監視システム３０１は、複数のセンサ１１１と、複数の転送装置１６１とを備える。各センサ１１１は、電線１における異なる位置に設けられる。転送装置１６１は、センサ１１１から直接取得した当該センサ１１１の測定結果、および他の転送装置１６１から取得したセンサ１１１の測定結果の少なくともいずれか一方を転送する。そして、収集装置１８１は、転送装置１６１によって転送された各センサ１１１の測定結果、およびセンサ１２１のセンサの測定結果を取得する。

このように、センサ１１１の測定結果が複数の転送装置１６１によって転送される構成により、転送装置１６１の通信エリアを小さくしながら、より広範囲の電線１の物理量Ｐ１を収集装置１８１に集約することができる。これにより、たとえば、異なる位置に設けられた各センサ１１１の測定結果、および収集装置１８１によってセンサ１２１から取得された共通的に用いられる測定結果を総合して監視することができ、かつ転送装置１６１の低コスト化および小型化を実現することができる。また、より少数の収集装置１８１を配置する設置形態とすることができるので、電線監視システム３０１の設置コストを低減することができる。また、たとえば、収集装置１８１が、物理量Ｐ１の各測定結果を携帯電話基地局へまとめて送信することができるので、通信コストを低減することができる。

また、本発明の実施の形態に係る電線監視システムは、複数の収集装置１８１を備える。また、電線監視システム３０１は、さらに、電力系統の電線１を監視する監視装置１７１を備える。複数の収集装置１８１は、取得した各センサ１１１の測定結果およびセンサ１２１の測定結果を監視装置１７１へ送信する。

このような構成により、より広範囲の電線１の物理量Ｐ１、およびより広範囲の電線１に関する物理量Ｐ２を監視装置１７１に集約することができるので、監視装置１７１では、物理量Ｐ１，Ｐ２を合わせて処理することで、より広範囲の電線１の監視処理を行うことができる。

上記実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

以上の説明は、以下に付記する特徴を含む。

［付記１］
電力系統の電線の第１の物理量を局所的に測定する複数の第１のセンサと、
前記第１のセンサの測定結果を転送する複数の転送装置と、
前記転送装置によって転送された前記測定結果を取得する収集装置と、
前記電力系統の電線に関する物理量であって前記第１の物理量と共に用いられる第２の物理量を測定し、前記収集装置に接続される第２のセンサとを備え、
前記収集装置は、前記第２のセンサの測定結果をさらに取得し、
前記電力系統の電線は、複数の鉄塔に支持され、
前記複数の第１のセンサおよび前記複数の転送装置は、前記電線における前記鉄塔の近傍の位置に設けられ、
前記第２のセンサおよび前記収集装置は、前記鉄塔に設けられ、
前記複数の転送装置は、ＩＥＥＥ８０２．１５．４の通信規格に従って、前記第１のセンサの測定結果を無線通信により転送し、
各前記第１のセンサの一部の測定結果は、複数の前記転送装置を経由して前記収集装置へ伝送され、
前記第１のセンサは、前記電力系統の電線の腐食度合いを判断可能な物理量を測定する、電線監視システム。

１ 電線
２ 鉄塔
３ 回線
２１ 電源回路
２２ 計測部
２３ 変流器
２４ サーミスタ
２５ 抵抗
２６ 電線接触部
１０１ 接触ユニット
１１１ センサ
１２１ センサ
１５１ 収集ユニット
１６１ 転送装置
１７１ 監視装置（判定部）
１８１ 収集装置
３０１ 電線監視システム

Claims (5)

1. 電力系統の電線の温度および電流である第１の物理量を局所的に測定する第１のセンサと、
   前記第１のセンサの測定結果を転送する転送装置と、
   前記転送装置によって転送された前記測定結果を取得する収集装置と、
   前記電力系統の電線に関する物理量であって前記第１の物理量と共に用いられる日射量および気温である第２の物理量を測定し、前記収集装置に接続される第２のセンサとを備え、
   前記収集装置は、前記第２のセンサの測定結果をさらに取得する、電線監視システム。
2. 前記電線監視システムは、複数相の前記電線の、互いに対応する位置における温度をそれぞれ測定する複数の前記第１のセンサを備え、
   前記電線監視システムは、さらに、
   前記収集装置によって取得された各前記第１のセンサの測定結果を比較し、比較結果に基づいて前記電線の腐食の度合いを算出し、算出結果に基づいて前記電線の腐食の発生を判定する判定部を備える、請求項１に記載の電線監視システム。
3. 前記電線監視システムは、３相の前記電線のうちのいずれか２相の前記電線の、互いに対応する位置における前記第１の物理量を測定する前記第１のセンサの組を複数備え、
   前記互いに対応する位置においては、前記３相の前記電線のうちのいずれか２相の前記電線に前記第１のセンサの組が備えられており、残りの１相の前記電線には前記第１のセンサは備えられておらず、
   前記複数の組は、互いに異なる組み合わせの相の前記電線の前記第１の物理量を測定する複数の前記組を含む、請求項１または請求項２に記載の電線監視システム。
4. 前記電線監視システムは、
   複数の前記第１のセンサと、
   複数の前記転送装置とを備え、
   各前記第１のセンサおよび、前記各第１のセンサが取得した測定結果を転送する各前記転送装置を含む複数の接触ユニットは、前記電線における異なる位置に設けられ、
   前記複数の接触ユニットのうち一の前記接触ユニットの前記転送装置は、前記一の前記接触ユニットの前記第１のセンサから直接取得した前記第１のセンサの測定結果、および前記一の前記接触ユニット以外の他の前記接触ユニットの前記転送装置から取得した前記第１のセンサの測定結果の少なくともいずれか一方を転送し、
   前記収集装置は、前記転送装置によって転送された前記各第１のセンサの測定結果、および前記第２のセンサの測定結果を取得する、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電線監視システム。
5. 前記電線監視システムは、複数の前記収集装置を備え、
   前記電線監視システムは、さらに、
   前記電力系統の電線を監視する監視装置を備え、
   前記複数の収集装置は、取得した前記各第１のセンサの測定結果および前記第２のセンサの測定結果を前記監視装置へ送信する、請求項４に記載の電線監視システム。

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